[发明专利]带运放摆率预测功能的超低功耗模数转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带运放摆率预测功能的超低功耗模数转换器,尤其涉及一种可调输出级跨导放大器，属于电力技术领域。

背景技术

Sigma delta模数转换器具有高精度特性，在许多领域内都得到了广泛的应用。随着便携式设备及物联网的普及流行，低功耗sigma delta调制器成为研究设计的重点。目前实现sigma delta调制的方式主要有连续型和离散型两种，由于离散型sigma delta调制器具有较好的鲁棒特性及可复用性，使得离散型sigma delta调制器的低功耗设计成为当前的一个热点。但是，对于离散型sigma delta调制器来说，第一级的跨导放大器将会消耗整个系统的大部分功耗，所以低功耗sigma delta调制器设计聚焦在了第一级的跨导放大器的设计上。

对于离散型sigma delta调制器来说，第一级跨导放大器的功耗主要由噪声、单位增益带宽和摆率(SR)三个方面所决定。其中，噪声主要由KT/C噪声决定、单位增益带宽主要由采样频率决定，这两者已经没有太大的优化空间。图1为常用的sigma delta调制器的第一级积分器电路，在高精度的sigma delta电路中，特别是在24bit高精度电路应用中，需要较大的采样电容，使得第一级积分器的积分电容将会很大，这就对第一跨导放大器的SR提出了严苛的要求。因此，如何降低系统第一级跨导放大器SR，将成为低功耗设计的重要研究方向。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种结构设计简单合理、控制精度高、节约电流且静态功耗低的带运放摆率预测功能的超低功耗模数转换器。

为了达到以上目的，本发明的一种带运放摆率预测功能的超低功耗模数转换器，包含积分器和量化器；其特征在于：还包括摆率预测电路，模数转换器的信号输出端输入到摆率预测电路中，所述摆率预测电路的输出端控制积分器中的第一级跨导运算放大器的输出级电流，所述第一级跨导运算放大器包含至少1个可调输出级电流模块。

本发明进一步限定的技术方案为：所述第一级跨导运算放大器包括PMOS管(M01)、PMOS管(M02p)、PMOS管(M02n)、PMOS管(M11p)、PMOS管(M11n)、PMOS管(M12p)、PMOS管(M12n)、PMOS管(M13p)、PMOS管(M13n)、PMOS管(M14p)、PMOS管(M14n)；

所述PMOS管(M02p)和PMOS管(M02n)的栅极为差分输入信号的输入端，PMOS管(M02p)和PMOS管(M02n)的源极连接PMOS管(M01)的漏极；

所述PMOS管(M11p)和PMOS管(M11n)的栅极连接，PMOS管(M12p)和PMOS管(M12n)的栅极连接，PMOS管(M13p)和PMOS管(M13n)的栅极连接，PMOS管(M14p)和PMOS管(M14n)的栅极连接；

所述PMOS管(M11p)、PMOS管(M11n)的源极通过开关S11连接外部电源；PMOS管(M01)的源极连接外部电源，所述PMOS管(M01)的栅极连接偏置电压；

所述PMOS管(M11p)的漏极连接PMOS管(M12p)的源极，PMOS管(M12p)的漏极连接PMOS管(M13p)的漏极，所述PMOS管(M13p)的源极连接PMOS管(M14p)的漏极，所述PMOS管(M11n)的漏极连接PMOS管(M12n)的源极，PMOS管(M12n)的漏极连接PMOS管(M13n)的漏极，所述PMOS管(M13n)的源极连接PMOS管(M14n)的漏极；

所述PMOS管(M14p)的漏极和PMOS管(M13p)的源极连接PMOS管(M02p)的漏极，所述PMOS管(M14n)的漏极和PMOS管(M13n)的源极分别连接PMOS管(M02n)的漏极；

所述PMOS管(M14p)和PMOS管(M14n)的源极通过开关S12接地。

进一步地，所述可调输出级电流模块包括PMOS管(M21p)、PMOS管(M21n)、PMOS管(M22p)、PMOS管(M22n)、PMOS管(M23p)、PMOS管(M23n)、PMOS管(M24p)、PMOS管(M24n)；

所述PMOS管(M21p)和PMOS管(M21n)的栅极连接，PMOS管(M22p)和PMOS管(M22n)的栅极连接，PMOS管(M23p)和PMOS管(M23n)的栅极连接，PMOS管(M24p)和PMOS管(M24n)的栅极连接；